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EP1013141B1 - Verfahren und anordnung zur wiedergabe eines stereophonen audiosignals - Google Patents

Verfahren und anordnung zur wiedergabe eines stereophonen audiosignals Download PDF

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Publication number
EP1013141B1
EP1013141B1 EP98924041A EP98924041A EP1013141B1 EP 1013141 B1 EP1013141 B1 EP 1013141B1 EP 98924041 A EP98924041 A EP 98924041A EP 98924041 A EP98924041 A EP 98924041A EP 1013141 B1 EP1013141 B1 EP 1013141B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
loudspeakers
wavefronts
resultant
space
amplitude
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP98924041A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1013141A1 (de
Inventor
Christoph Montag
Hermann HOLTMANNSPÖTTER
Ludwig Klapproth
Christian Vehorn
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP1013141A1 publication Critical patent/EP1013141A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1013141B1 publication Critical patent/EP1013141B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R5/00—Stereophonic arrangements
    • H04R5/02—Spatial or constructional arrangements of loudspeakers
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R2499/00—Aspects covered by H04R or H04S not otherwise provided for in their subgroups
    • H04R2499/10—General applications
    • H04R2499/13—Acoustic transducers and sound field adaptation in vehicles

Definitions

  • the invention relates to a method for reproducing a stereophonic audio signal in a room, especially the Passenger cell of a motor vehicle, with several Positions in the room to play speakers acoustic signals are arranged and of an arrangement to this according to the genre of the independent claims.
  • surround effect is to be understood here that a located on the longitudinal axis mentioned Listeners have different signals from the left and right Speakers and thus a spatial Sound impression, but usually with a pronounced Inkoplocalmaschine receives what means nothing other than that the listener receives a spatial sound impression, however the sound sources are located as close to or in the head.
  • EP-A 0 559 530 discloses a filter arrangement for Processing of numerical audio signals to generate Hall or echo effects. For this, the ones to be given again Audio signals passed through filter banks, in which the original audio signal each time delayed portions of the audio signal with weight factors. The output signals of the recursive filters realized filter banks are left and one right audio channel fed.
  • the inventive method and the inventive Arrangement with the features of the independent claims have the advantage that within one extended listening zone within the room to be sounded, especially on both the driver and the Passenger side inside the passenger compartment Motor vehicle with an equally natural hearing impression the impression of a natural distance between the sound sources the reproduction of a stereophonic audio signal is.
  • the impression of a natural distance from the Sound sources correspond to the auditory impression of one Listener who actually sits in the concert hall and the Instruments located according to their actual position. For this it is also necessary that the impression of the listener is awakened, sound sources may also outside to locate the room to be sounded, which is achieved by means of the inventive method or the inventive Arrangement is made possible.
  • control for Control of the individual loudspeakers arranged in the room the signals for each speaker in terms Amplitude and phase processed.
  • the Control also within the room to be sonicated occurring reflections, or their influence on the natural stereo listening impression within the listening zone.
  • the basic idea underlying the invention consists in a natural auditory impression of one in a room reproduced stereophonic audio signal on a variety of positions within the room by allowing that at all these positions the audio signals for the left and the right stereo channel, provided that they have the same level have the same loudness.
  • This will achieved according to the invention in that a variety of Speakers either along a straight line or around the Are arranged around the room, the speakers being such can be controlled that the wavefronts of the Speakers emitted acoustic signals at least a first resulting wavefront for the left and a second resulting wavefront for the overlay the right channel of the stereophonic audio signal, and that the resulting wave fronts are in an auditory zone cross within the room.
  • the resulting Wavefronts represent lines of the same amplitude for the left and right channels of the stereo audio signal .
  • points at which the Audio signals for the left and right channels as the same be felt out loud so that at these points Stereo listening impression results.
  • loudspeakers in the passenger compartment 10 of the motor vehicle 1 to 7 along the sides of the vehicle and the dashboard arranged speakers 1 and 7 in the left and right rear Side panel, speakers 2 and 6 in the left and right front door trim, speakers 3 and 5 in the left and right corners of the dashboard and the Speaker 4 arranged in the middle of the dashboard is.
  • the audio signal for the right channel initially radiated from the right speaker 5, so that of the speaker 5 outgoing wavefront 85 in the Figure 1 already shown the furthest is advanced.
  • the staggered Control of the individual speakers using on and the same signal is in the present case by suitably dimensioned time delay elements realized.
  • the two resulting Wavefronts whose directions of propagation each have one first share in parallel and a second share each perpendicular to an imaginary axis through the have sonication space, the second part have opposite directions, they cross two resulting wave fronts within one as Designated wide area within the listening zone Passenger compartment of the motor vehicle. Since the two resulting wavefronts for constant amplitude locations represent the signal of the left and right channels, there is a natural stereo listening impression within the listening zone.
  • Each of the loudspeakers 1 to 7 is a summing element 31 to 37 upstream, each summing element 31 to 37 each a weighted and time-delayed audio signal for the left and right channels are fed. So everyone is Speakers 1 to 7 with signal components for the left and the right channel of the stereo signal is applied.
  • the Weighting of the signal components for the left and right Audio channel and thus the control of the amplitude of the individual speakers reproduced signal components is done by multipliers 41 to 47 and 51 to 57, which the signal components for the left and right Audio channel and further weight factors to theirs Influence are supplied.
  • To control the phase or the duration of that from the individual speakers radiated signals are off the multipliers chains Delay elements 11 to 17 for the left and 21 to 27 upstream for the right channel.
  • the operation of the arrangement shown in Figure 2 will be explained in more detail using the following example.
  • the loudspeakers 1 and 2 arranged in the side panels and 6 and 7 are at a distance 18 from each other present example 0.6 m that in the dashboard arranged speakers 3, 4 and 5 to each other a distance 28 of 0.4 m.
  • a resulting wavefront 80 for the right channel that diagonally progresses from the front right to the rear left corner of the passenger compartment, and further a resulting wavefront for the left channel that propagates from the front left to the rear right corner of the passenger compartment has been created
  • the values for the delay elements 21 to 27 for the right channel and 11 to 17 for the left channel, and the weighting factors supplied to the multipliers 41 to 47 for the right channel and 51 to 57 for the left channel are determined as follows.
  • the weighting factors for influencing the amplitude of the audio signals emitted by the individual loudspeakers were chosen as follows. 41, 57 0.1 42, 56 0.2 43, 55 0.5 44, 54 0.5 45, 53 0.5 46, 52 0.2 47, 51 0.1
  • the signal R for the right channel initially after a first time delay 21 of 20 * r a with weighting in the multiplier 55 by a factor of 0.5 via the loudspeaker 5, after a time delay 26 of 25 * r a and Weighting in the multiplier 56 with the factor 0.2 via the loudspeaker 6, after a time delay 21 + 22 of (20 + 43) * r a and weighting with the factor 0.5 in the multiplier 54 via the loudspeaker 4, after one Delay 26 + 27 of (25 + 49) * r a and weighting 0.1 in multiplier 57 via loudspeaker 7, after a delay 21 + 22 + 23 of (20 + 43 + 43) * r a and weighting in multiplier 53 via loudspeaker 3, after delay in delay stages 21, 22, 23 and 24 by (20 + 43 + 43 + 68) * r a and weighting by 0.2 in multiplier 52 via loudspeaker 2 and finally after delay by ( 20 + 43 + 43 + 68 + 49 * r a in the delay
  • FIG 3 are a variety of possible locations for Loudspeaker according to the arrangement according to the invention shown.
  • speakers 1 to 7 already are arranged are suitable for accommodating further Speakers also the parcel shelf, in the present case with four speakers 91 to 94 and the outer areas of the Footwell for driver and front passenger to accommodate more Speakers 95 and 96.
  • FIG. 4 is a block diagram of what is relevant to the invention Part of a car radio 100 as a playback device shown for stereophonic or multi-channel audio signals.
  • a digital signal processor 101 which controls, i.e. the time delay elements, the multipliers and the Contains adders of the arrangement shown in Figure 2, are L and R signals for the left and right audio channels, as well as possibly further signals for further audio channels fed.
  • the values for the delays of the Delay elements as well as the multipliers weight factors supplied are a memory 102 taken.
  • Stand at the output of the digital signal processor the signals for controlling the individual speakers 1 to 7, and possibly further speakers 91 to 96 ready after amplification in a low frequency amplifier 103 are fed to the speakers.

Landscapes

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  • Signal Processing (AREA)
  • Fittings On The Vehicle Exterior For Carrying Loads, And Devices For Holding Or Mounting Articles (AREA)
  • Stereophonic System (AREA)
  • Stereophonic Arrangements (AREA)

Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht von einem Verfahren zur Wiedergabe eines stereophonen Audiosignals in einem Raum, insbesondere der Fahrgastzelle eines Kraftfahrzeugs, wobei an mehreren Positionen in dem Raum Lautsprecher zur Wiedergabe von akustischen Signalen angeordnet sind und von einer Anordnung dazu nach der Gattung der unabhängigen Patentansprüche aus.
Aus dem Prospekt "Programm '97 - Sound und Fahrvergnügen pur. Mobile Kommunikation von Blaupunkt." der Firma Blaupunkt sind Wiedergabevorrichtungen für Audiosignale in Form von Autoradios bekannt, an die vier Lautsprecher zur Wiedergabe eines Audiosignals anschließbar sind, wobei beispielsweise ein erster Lautsprecher in der Türverkleidung der Fahrertür, ein zweiter Lautsprecher in der Türverkleidung der Beifahrertür und ein dritter und ein vierter Lautsprecher links und rechts in der Hutablage angeordnet sind. Mittels eines Balance-Stellers sind die Pegel der wiedergebenen Audiosignale für den linken und den rechten Stereo-Kanal so aufeinander abstimmbar, daß sich beispielsweise für den Fahrzeugführer ein natürlicher Stereo-Höreindruck ergibt.
Bei den bekannten Autoradios ist es somit möglich, einen Raumklangeffekt bei der Wiedergabe von stereophonen Audiosignalen entlang einer gedachten Längsachse durch die Fahrgastzelle eines Kraftfahrzeugs zu erzeugen, wobei diese Längsachse mittels des Balance-Stellers zwischen den beiden Fahrzeugseiten verschiebbar ist. Damit ist ein Raumklangeffekt beispielsweise auf der Fahrerseite eines Kraftfahrzeugs, nicht jedoch für die Fahrer- und die Beifahrerseite gleichermaßen erzeugbar.
Unter dem Begriff Raumklangeffekt ist dabei zu verstehen, daß ein sich auf der erwähnten Längsachse befindender Zuhöhrer unterschiedliche Signale von den linken und rechten Lautsprechern aufnimmt und somit einen räumlichen Klangeindruck, allerdings in der Regel mit ausgeprägter Inkopflokalisation erhält, was nichts anderes heißt, als daß der Zuhörer zwar einen Raumklangeindruck erhält, allerdings die Schallquellen als nahe am oder im Köpf befindlich ortet.
Somit ist es mit bekannten Autoradios weder möglich, einen natürlichen Stereo-Höreindruck bei der Wiedergabe stereophoner Audiosignale in einem Kraftfahrzeug, noch einen ausgewogenen Raumklangeffekt für Fahrer- und Beifahrerseite in einem Kraftfahrzeug gleichermaßen zu erzeugen.
EP-A 0 559 530 offenbart eine Filteranordnung zur Bearbeitung von numerischen Audiosignalen zur Erzeugung von Hall- bzw. Echoeffekten. Dazu werden die wieder zu gebenden Audiosignale über Filterbänke geleitet, in denen dem ursprünglichen Audiosignal jeweils zeitverzögerte Anteile des Audiosignals mit Gewichtsfaktoren zugeschlagen werden. Die Ausgangssignale der in Form rekursiver Filter realisierten Filterbänke werden einem linken und einem rechten Audiokanal zugeführt.
Vorteile der Erfindung
Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Anordnung mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche haben demgegenüber den Vorteil, daß innerhalb einer erweiterten Hörzone innerhalb des zu beschallenden Raumes, insbesondere sowohl auf der Fahrer- als auch der Beifahrerseite innerhalb der Fahrgastzelle eines Kraftfahrzeugs ein gleichermaßen natürlicher Höreindruck mit dem Eindruck einer natürlichen Distanz der Schallquellen bei der Wiedergabe eines stereophonen Audiosignals erzeugbar ist. Der Eindruck einer natürlichen Distanz der Schallquellen entspricht dabei dem Höreindruck eines Zuhörers, der tatsächlich im Konzertsaal sitzt und die Instrumente entsprechend ihrer tatsächlichen Position ortet. Dazu ist es auch erforderlich, daß beim Zuhörer der Eindruck erweckt wird, Schallquellen unter Umständen auch außerhalb des zu beschallenden Raumes zu orten, was mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. der erfindungsgemäßen Anordnung ermöglicht wird.
Von besonderem Vorteil ist es, daß sich die erweiterte Hörzone, für die sich ein natürlicher Stereo-Höreindruck ergibt, bei geeigneter Ansteuerung der in dem Raum angeordneten Lautsprecher den größten Teil des zu beschallenden Raumes, also beispielsweise auch die Rücksitzbank innerhalb des Kraftfahrzeugs umfaßt.
Weiterhin ist es von Vorteil, daß die Ansteuerung zur Ansteuerung der einzelnen im Raum angeordneten Lautsprecher die Signale für jeden einzelnen Lautsprecher hinsichtlich Amplitude und Phase aufbereitet. Damit berücksichtigt die Ansteuerung auch die innerhalb des zu beschallenden Raumes auftretenden Reflexionen, bzw. deren Einfluß auf den natürlichen Stereo-Höreindruck innerhalb der Hörzone.
Durch Verwendung digitalisierten Audiosignale und einer digitalen Signalverarbeitung, beispielsweise in Form eines digitalen Signalprozessors, ist eine leichte Realisierbarkeit der erfindungsgemäßen Anordnung bzw. des erfindungsgemäßen Verfahrens gegeben.
Weiterhin ist es von Vorteil, daß bei Einsatz der erfindungsgemäßen Anordnung bzw. des erfindungsgemäßen Verfahrens in einem Kraftfahrzeug die für die einzelnen Lautsprecher notwendigen Signalkorrekturen als Datensatz für verschiedene Fahrzeugtypen und damit verschieden gestaltete Fahrzeuginnenräume vorbereitet und bei der Endmontage des Fahrzeugs aktiviert werden können.
Zeichnung
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen
  • Figur 1 eine schematische Darstellung für das Wirkprinzip der erfindungsgemäßen Anordnung bzw. des erfindungsgemäßen Verfahrens am Beispiel eines Kraftfahrzeuginnenraums,
  • Figur 2 ein Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Anordnung zum Einsatz in einem Kraftfahrzeug,
  • Figur 3 eine Vielzahl von Möglichkeiten zur Unterbringung von Lautsprechern in der Fahrgastzelle eines Kraftfahrzeugs und
  • Figur 4 ein Blockschaltbild des erfindungswesentlichen Teils eines erfindungsgemäßen Autoradios.
    • Beschreibung eines Ausführungsbeispiels
    Die der Erfindung zugrundeliegende Grundidee besteht darin, einen natürlichen Höreindruck eines in einem Raum wiedergegebenen stereophonen Audiosignals an einer Vielzahl von Positionen innerhalb des Raumes dadurch zu ermöglichen, daß an all diesen Positionen die Audiosignale für den linken und den rechten Stereokanal, sofern diese den gleichen Pegel aufweisen, als gleich laut empfunden werden. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß eine Vielzahl von Lautsprechern entweder entlang einer Geraden, oder um den Raum herum angeordnet sind, wobei die Lautsprecher derart angesteuert werden, daß sich die Wellenfronten der von den Lautsprechern abgestrahlten akustischen Signale zu mindestens einer ersten resultierenden Wellenfront für den linken und einer zweiten resultierenden Wellenfront für den rechten Kanal des stereophonen Audiosignals überlagern, und daß sich die resultierenden Wellenfronten in einer Hörzone innerhalb des Raumes kreuzen. Die resultierenden Wellenfronten stellen dabei Linien gleicher Amplitude für jeweils den linken und den rechten Kanal des Stereo-Audiosignals dar. Somit ergeben sich an allen Positionen innerhalb des Raumes, an denen sich die beiden resultierenden Wellenfronten kreuzen, Punkte an denen die Audiosignale für den linken und rechten Kanal als gleich laut empfunden werden, so daß sich an diesen Punkten ein Stereo-Höreindruck ergibt.
    Das erfindungsgemäße Verfahren wird im folgenden am Beispiel einer in der Fahrgastzelle 10 eines Kraftfahrzeugs angeordneten Lautsprecheranordnung anhand der Figur 1 beschrieben.
    In der Fahrgastzelle 10 des Kraftfahrzeugs sind Lautsprecher 1 bis 7 entlang der Fahrzeugseiten und des Armaturenbretts angeordnet, wobei gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Lautsprecher 1 und 7 in der linken und rechten hinteren Seitenverkleidung, die Lautsprecher 2 und 6 in der linken und rechten vorderen Türverkleidung, die Lautsprecher 3 und 5 in der linken und rechten Ecke des Armaturenbretts und der Lautsprecher 4 in der Mitte des Armaturenbretts angeordnet ist.
    Zur Erzeugung einer im vorliegenden Fall geraden resultierenden Wellenfront 80 für den rechten Kanal des Stereo-Audiosignals, die unter einem Winkel 88 von größer 0°, im vorliegenden Fall in der Größenordnung von 45° zur Querachse, beispielsweise dem Armaturenbrett des Kraftfahrzeugs, abgestrahlt wird, werden die Lautsprecher 3 bis 7 mit dem Audiosignal für den rechten Stereokanal unter Beeinflussung dessen Phase und Amplitude derart angesteuert, daß sich die von den einzelnen Lautsprechern 3 bis 7 abgestrahlten Wellenfronten 83 bis 87 zu der resultierenden Wellenfront 80 überlagern. Dazu wird, wie in Figur 1 dargestellt, das Audiosignal für den rechten Kanal zunächst von dem rechten Lautsprecher 5 abgestrahlt, so daß die von dem Lautsprecher 5 ausgehende Wellenfront 85 zum in der Figur 1 dargestellten Zeitpunkt bereits am weitesten fortgeschritten ist. Mit einer vorgegebenen Zeitverzögerung werden dann der Lautsprecher 6, der Lautsprecher 4, der Lautsprecher 3 und der Lautsprecher 7 mit dem Audiosignal für den rechten Kanal beaufschlagt. Die zeitversetzte Ansteuerung der einzelnen Lautsprecher mittels ein- und desselben Signals wird dabei im vorliegenden Fall durch geeignet dimensionierte Zeitverzögerungsglieder realisiert.
    Zur Erzeugung der resultierenden Wellenfront 80, die über ihren gesamten Verlauf eine konstante Signalamplitude aufweisen soll, wird bei der Abstrahlung des Audiosignals von den einzelnen Lautsprechern 3 bis 7 zusätzlich ein Amplitudenkorrekturfaktor berücksichtigt, der die bei zunehmender Entfernung der jeweiligen Wellenfront von dem Lautsprecher infolge der Freiraumdämpfung mit etwa dem Reziproken des Abstandes von dem jeweiligen Lautsprecher abnehmende Amplitude ausgleicht.
    In analoger Weise werden im vorliegenden Beispiel zur Erzeugung einer resultierenden Wellenfront für den linken Kanal des Stereo-Audiosignals, die sich im vorliegenden Fall unter einem Winkel von beispielsweise 180°- 88, also entgegengesetzt diagonal zur resultierenden Wellenfront 80 für den rechten Kanal in der Fahrgastzelle des Kraftfahrzeugs ausbreitet, die Lautsprecher 1 bis 5 mit dem in Phase und Amplitude beeinflußten Audiosignal für den linken Stereo-Kanal beaufschlagt.
    Infolge der Ausbreitung der zwei resultierenden Wellenfronten, deren Ausbreitungsrichtungen jeweils einen ersten Anteil parallel und jeweils einen zweiten Anteil senkrecht zu einer gedachten Achse durch den zu beschallenden Raum aufweisen, wobei die zweiten Anteile einander entgegengesetzte Richtungen haben, kreuzen sich die beiden resultierenden Wellenfronten innerhalb eines als Hörzone bezeichneten weiten Raumes innerhalb der Fahrgastzelle des Kraftfahrzeugs. Da die beiden resultierenden Wellenfronten Orte konstanter Amplitude für das Signal des linken und des rechten Kanals darstellen, ergibt sich innerhalb der Hörzone ein natürlicher Stereo-Höreindruck.
    Ein Beispiel für die Ansteuerung der Lautsprecher 1 bis 7 ist in Figur 2 dargestellt.
    Jedem der Lautsprecher 1 bis 7 ist ein Summierglied 31 bis 37 vorgeschaltet, wobei jedem Summierglied 31 bis 37 jeweils ein gewichtetes und zeitverzögertes Audiosignal für den linken und den rechten Kanal zugeführt sind. Somit sind alle Lautsprecher 1 bis 7 mit Signalanteilen für den linken und den rechten Kanal des Stereo-Signals beaufschlagt. Die Gewichtung der Signalanteile für den linken und den rechten Audiokanal und damit die Steuerung der Amplitude der von den einzelnen Lautsprechern wiedergegebenen Signalanteile erfolgt durch Multiplizierer 41 bis 47 und 51 bis 57, denen jeweils die Signalanteile für den linken und rechten Audiokanal und weiterhin Gewichtsfaktoren zu deren Beeinflussung zugeführt sind. Zur Steuerung der Phase bzw. der Laufzeit der von den einzelnen Lautsprechern abgestrahlten Signale sind den Multiplizierern Ketten aus Verzögerungsgliedern 11 bis 17 für den linken und 21 bis 27 für den rechten Kanal vorgeschaltet.
    Die Funktionsweise der in Figur 2 dargestellten Anordnung soll am folgenden Beispiel näher erläutert werden. Die in den Seitenverkleidungen angeordneten Lautsprecher 1 und 2 sowie 6 und 7 weisen zueinander einen Abstand 18 von im vorliegenden Beispiel 0,6 m, die im Armaturenbrett angeordneten Lautsprecher 3, 4 und 5 zueinander jeweils einen Abstand 28 von 0,4 m auf. Weiterhin beträgt der Abstand 29 der in den Ecken des Armaturenbretts angeordneten Lautsprecher 3 und 5 zu den Seitenverkleidungen bzw. der Abstrahlfläche der in diesen angeordneten Lautsprecher 1 und 2 sowie 6 und 7 im vorliegenden Fall 0,3 m und der Abstand der in den Türverkleidungen angeordneten Lautsprecher 2 und 6 zum Armaturenbrett 0,45 m.
    Zur Erzeugung einer resultierenden Wellenfront 80 für den rechten Kanal, die diagonal von der vorderen rechten zur hinteren linken Ecke der Fahrgastzelle fortschreitet, und weiterhin einer resultierenden Wellenfront für den linken Kanal, die sich von der vorderen linken zur hinteren rechten Ecke der Fahrgastzelle ausbreitet, wurden beim vorliegenden Ausführungsbeispiel die Werte für die Verzögerungsglieder 21 bis 27 für den rechten und 11 bis 17 für den linken Kanal, sowie die den Multiplizierern 41 bis 47 für den rechten und 51 bis 57 für den linken Kanal zugeführten Gewichtsfaktoren folgendermaßen bestimmt.
    21, 11 20 * ra,
    22, 12 43 * ra,
    23, 13 43 * ra,
    24, 14 68 * ra,
    25, 15 49 * ra,
    26, 16 25 * ra,
    27, 17 49 * ra
    mit der Abtastrate ra gleich dem Reziproken der Abtastfrequenz fa von im vorliegenden Fall 44,1 kHz.
    Die Gewichtsfaktoren zur Beeinflussung der Amplitude der von den einzelnen Lautsprechern abgestrahlten Audiosignale wurden folgendermaßen gewählt.
    41, 57 0,1
    42, 56 0,2
    43, 55 0,5
    44, 54 0,5
    45, 53 0,5
    46, 52 0,2
    47, 51 0,1
    Daraus ergibt sich, daß beispielsweise das Signal R für den rechten Kanal zunächst nach einer ersten Zeitverzögerung 21 von 20 * ra unter Gewichtung im Multiplizierer 55 mit dem Faktor 0,5 über den Lautsprecher 5, nach einer Zeitverzögerung 26 von 25 * ra und Gewichtung in dem Multiplizierer 56 mit dem Faktor 0,2 über den Lautsprecher 6, nach einer Zeitverzögerung 21 + 22 von (20 + 43) * ra und Gewichtung mit dem Faktor 0,5 in dem Multiplizierer 54 über den Lautsprecher 4, nach einer Verzögerung 26 + 27 von (25 + 49) * ra und Gewichtung mit 0,1 im Multiplizierer 57 über den Lautsprecher 7, nach einer Verzögerung 21 + 22 + 23 von (20 + 43 + 43) * ra und Gewichtung im Multiplizierer 53 über den Lautsprecher 3, nach Verzögerung in den Verzögerungsstufen 21, 22, 23 und 24 um (20 + 43 + 43 + 68) * ra und Gewichtung mit 0,2 im Multiplizierer 52 über den Lautsprecher 2 und schließlich nach Verzögerung um (20 + 43 + 43 + 68 + 49 * ra in den Verzögerungsstufen 21 bis 25 und Multiplikation mit 0,1 in dem Multiplizierer 51 über den Lautsprecher 1 wiedergegeben wird. In analoger Weise erfolgt auch die Wiedergabe des Signals für den linken Kanal.
    Es fällt auf, daß zur Erzeugung der resultierenden Wellenfront für den rechten Kanal, deren Ausbreitungsrichtung einen ersten Anteil entlang der Längsachse durch den Innenraum des Fahrzeugs und einen zweiten Anteil von der rechten zur linken Fahrzeugseite hin enthält auch, die auf der linken Fahrzeugseite angeordneten Lautsprecher 1 und 2 mit einem Anteil des Audiosignals R für den rechten Kanal beaufschlagt werden. Dieser durch die auf der linken Seite angeordneten Lautsprecher erzeugte Anteil an der resultierenden Wellenfront 80 für das Signal des rechten Kanals dient der Kompensation des Einflusses von Reflexionen, die die Ausbildung der ebenen resultierenden Wellenfront beinträchtigen.
    In Figur 3 sind eine Vielzahl von möglichen Einbauorten für Lautsprecher gemäß der erfindungsgemäßen Anordnung dargestellt. Neben den Seitenverkleidungen und dem Armaturenbrett, wo bereits die Lautsprecher 1 bis 7 angeordnet sind, eignen sich zur Unterbringung weiterer Lautsprecher auch die Hutablage, im vorliegenden Fall mit vier Lautsprechern 91 bis 94 sowie die äußeren Bereiche der Fußräume von Fahrer und Beifahrer zur Unterbringung weiterer Lautsprecher 95 und 96.
    Im vorliegenden Beispiel, in dem die Fahrgastzelle vollständig von Lautsprechern 1 bis 7 und 91 bis 94 sowie 95 und 96 umschlossen ist, ist es auch denkbar, nicht nur stereophone, sondern beispielsweise auch auf Front- und Heckbereich aufgeteilte Audiosignale wiederzugeben. In diesem Falle werden mittels der in Figur 2 dargestellten und entsprechend erweiterten Ansteuerung nicht nur zwei, sondern drei, vier oder mehr resultierende Wellenfronten erzeugt.
    In Figur 4 ist ein Blockschaltbild des erfindungserheblichen Teils eines Autoradios 100 als eine Wiedergabevorrichtung für stereophone oder mehrkanalige Audiosignale dargestellt.
    Einem digitalen Signalprozessor 101, der die Ansteuerung, d.h. die Zeitverzögerungsglieder, die Multiplizierer und die Addierer der Anordnung gemäß Figur 2 enthält, sind die Signale L und R für den linken und den rechten Audiokanal, sowie eventuell weitere Signale für weitere Audiokanäle zugeführt. Die Werte für die Verzögerungen der Verzögerungsglieder sowie die den Multiplizierern zugeführten Gewichtsfaktoren sind einem Speicher 102 entnommen. Am Ausgang des digitalen Signalprozessors stehen die Signale zur Ansteuerung der einzelnen Lautsprecher 1 bis 7, sowie gegebenenfalls weiterer Lautsprecher 91 bis 96 bereit, die nach Verstärkung in einem Niederfrequenzverstärker 103 den Lautsprechern zugeführt werden.
    Es liegt im Bereich der Erfindung, daß im Speicher 102 mehrere Datensätze für verschieden gestaltete Räume, beispielsweise für die Fahrgastzellen verschiedener Autotypen gespeichert sind, wobei bei Installation des Autoradios in ein Kraftfahrzeug durch Vorgabe eines autotypspezifischen Codes über den Steuereingang 104 des Speichers 102 ein dem Autotyp zugeordneter Datensatz zur Verarbeitung im digitalen Signalprozessor 101 aktiviert wird.
    Es liegt weiterhin im Bereich der Erfindung, daß die Datensätze vorab entweder durch Messungen in einem Modellkraftfahrzeug oder aber durch Simulationen bestimmt werden.
    Weiterhin liegt es im Bereich der Erfindung, daß im Zuge der Messungen oder Simulationen Einflüsse von Reflexionen der Audiosignale auf den Verlauf der resultierenden Wellenfronten berücksichtigt werden. So ist es beispielsweise zur korrekten Bestimmung der Verzögerungszeiten und der Amplituden, der von den auf der Hutablage angeordneten Lautsprechern 91 bis 94 abgestrahlten Signalanteile von Bedeutung, daß die von den horizontal angeordneten Lautsprechern 91 bis 94 abgestrahlten Signalanteile nicht direkt, sondern durch die Heckscheibe reflektiert in das Innere der Fahrgastzelle 10 abgestrahlt werden. Der dabei zurückgelegte längere Weg wird bei der Bestimmung der Laufzeiten und der Amplituden der von diesen Lautsprechern abzustrahlenden Signalanteile berücksichtigt.

    Claims (6)

    1. Verfahren zur Wiedergabe eines einen linken und einen rechten Kanal aufweisenden stereophonen Audiosignals in einem Raum, insbesondere der Fahrgastzelle (10) eines Kraftfahrzeugs, wobei an mehreren Positionen in dem Raum Lautsprecher (1 bis 7) zur Wiedergabe von akustischen Signalen angeordnet sind,
      wobei den Lautsprechern (1 bis 7) die Signale sowohl des linken, als auch des rechten Kanals jeweils für einen jeden Lautsprecher (1 bis 7) individuell verzögert und amplitudenbewertet zugeführt werden,
      dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerung und die Amplitudenbewertung der über die Lautsprecher wiedergegebenen Audiosignale derart eingestellt werden, daß sich die Wellenfronten (83 bis 87) der von den Lautsprechern (1 bis 7) abgestrahlten akustischen Signale zu mindestens einer ersten resultierenden Wellenfront für den linken und einer zweiten resultierenden Wellenfront (80) für den rechten Kanal überlagern, wobei die resultierenden Wellenfronten entlang ihres Verlaufs eine konstante Phase und Amplitude aufweisen,
      und daß sich die resultierenden Wellenfronten in einer eine Mehrzahl voneinander entfernter Hörpositionen umfassenden, ausgedehnten Hörzone innerhalb des Raumes kreuzen, so daß sich innerhalb der Hörzone ein Stereo-Höreindruck ergibt.
    2. Anordnung zur Wiedergabe eines einen linken und einen rechten Kanal umfassenden stereophonen Audiosignals in einem Raum, insbesondere der Fahrgastzelle (10) eines Kraftfahrzeugs, wobei an mehreren Positionen innerhalb des Raumes Lautsprecher (1 bis 7) zur Wiedergabe akustischer Signale angeordnet sind,
      wobei den Lautsprechern (1 bis 7) jeweils Mittel (31 bis 37) zur Überlagerung der Signale des linken und des rechten Kanals des wiederzugebenden Audiosignals zugeordnet sind, daß den Lautsprechern (1 bis 7) jeweils Mittel zur für jeden Lautsprecher (1 bis 7) individuellen Beeinflussung von Phase (11 bis 17, 21 bis 27) und Amplitude (41 bis 47, 51 bis 57) der Signale des linken und des rechten Kanals zugeordnet sind,
      dadurch gekennzeichnet, daß Phase und Amplitude der von den Lautsprechern (1 bis 7) wiedergegebenen Audiosignale derart gewählt sind, daß sich die Wellenfronten (83 bis 87) der von den Lautsprechern (1 bis 7) abgestrahlten akustischen Wellen zu einer ersten resultierenden Wellenfront für den linken Kanal (L) und einer zweiten resultierenden Wellenfront (80) für den rechten Kanal (R) des Stereo-Audiosignals überlagern, entlang derer Phase und Amplitude des Audiosignals konstant sind, und sich die resultierenden Wellenfronten im Bereich einer eine Mehrzahl voneinander entfernter Hörpositionen umfassenden Hörzone innerhalb des Raumes kreuzen, so daß sich im Bereich der Hörzone ein stereophoner Höreindruck ergibt.
    3. Anordnung nach Anspruch 2,
      dadurch gekennzeichnet, daß die Lautsprecher (1 bis 7) innerhalb des Raumes um die Hörzone herum angeordnet sind.
    4. Anordnung nach Anspruch 2 oder 3,
      dadurch gekennzeichnet, daß die Ansteuerung für die Lautsprecher (1 bis 7) Verzögerungsglieder (11 bis 17, 21 bis 27) umfaßt, mit denen die Phasen der von den einzelnen Lautsprechern (1 bis 7) abgestrahlten akustischen Signale so beeinflußt werden, daß die durch Überlagerung der Wellenfronten (83 bis 87) der von den einzelnen Lautsprechern (1 bis 7) abgestrahlten akustischen Signale gebildeten resultierenden Wellenfronten (80) einen vorgegebenen, vorzugsweise linearen Verlauf aufweisen.
    5. Anordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 4,
      dadurch gekennzeichnet, daß die Ansteuerung für die Lautsprecher (1 bis 7) Verstärker und/oder Abschwächer (41 bis 47, 51 bis 57) aufweist, deren Verstärkungsfaktoren so eingestellt sind, daß sich entlang der durch Überlagerung der Wellenfronten der von den einzelnen Lautsprechern (1 bis 7) abgestrahlten akustischen Signale gebildeten resultierenden Wellenfronten (80) eine konstante Amplitude ergibt.
    6. Anordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 5,
      dadurch gekennzeichnet, daß die Lautsprecher (1 bis 5) außerhalb der Hörzone senkrecht und/oder parallel zu einer gedachten Längsachse durch den Raum, im Falle einer Fahrgastzelle eines Kraftfahrzeugs senkrecht zur und/oder entlang der Fahrtrichtung, angeordnet sind,
      und daß die Verzögerungswerte der Verzögerungsglieder (11 bis 17, 21 bis 27) der Ansteuerung so bemessen sind, daß sich für die Ausbreitungsrichtungen der mindestens zwei resultierenden Wellenfronten (80) jeweils ein erster Anteil parallel und jeweils ein zweiter Anteil senkrecht zu der gedachten Raumachse ergibt, wobei die zweiten Anteile einander entgegengesetzte Richtungen aufweisen.
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